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Informatik Datenbanken Normalisierung
Gierhardt
Inhaltsverzeichnis
1 Normalisierung 1 1.1 Vorbemerkungen................................. 1 1.2 Die 1. Normalform................................ 1 1.3 Die 2. Normalform................................ 2 1.4 Die 3. Normalform................................ 3 1.5 Übungsbeispiel.................................. 4
1 Normalisierung
1.1 Vorbemerkungen
Von einer brauchbaren Datenbank fordert man auf alle Fälle die Widerspruchsfreiheit. Ab- fragen zu bestimmten Aspekten dürfen nicht zu sich widersprechenden Ergebnissen führen. Solche Widersprüche (oder auch Anomalien genannt) können sich ergeben, wenn beim Ändern, Einfügen und Löschen von Daten nicht alle erforderlichen Stellen in den entsprechen- den Tabellen bearbeitet werden. Man spricht in diesem Zusammenhang von Änderungs-, Einfüge- und Lösch-Anomalien. Die Anomalien können bevorzugt auftreten, wenn be- stimmte gleiche Informationen an verschiedenen Stellen auftreten, obwohl es ausreichen würde, sie nur an einer Stelle festzuhalten. Man spricht dann von Redundanz im Datenbestand.
Zur Vermeidung von Anomalien und Redundanzen in Datenbanken unterzieht man den Datenbestand einem Normalisierungsprozess über sogenannte Normalformen. Eigentlich ist ein solcher Prozess bei einem sauberen Entwurf einer Datenbank überflüssig. In der Praxis hat sich die Normalisierung aber neben dem Entwurf einer Datenbank nach dem ERM als zusätzliche Möglichkeit zur Beseitigung oder Minimierung von Redundanzen etabliert.
1.2 Die 1. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 1. Normalform (1. NF), wenn ihre Attribute nur einfache (atomare) Attributswerte aufweisen und keine Wiederholfelder vorkommen.
Rezept: Auslagern der nicht-atomaren Attribute in verschiedene Zeilen oder Einfügen von zusätzlichen Spalten oder zusätzliche neue Tabelle. Als Beispiel soll die Tabelle personen eines Betriebes mit verschiedenen Abteilungen und Projekten dienen.
personen PNr PName AbtNr AbtName ProjektNr ProjektName ProjektZeit 101 Hans 1 Physik 11, 12 A, B 60, 40 102 Rolf 2 Chemie 13 C 100 103 Urs 2 Chemie 11, 12, 13 A, B, C 20, 50, 30 104 Paul 1 Physik 11, 13 A, C 80, 20
Die Attribute ProjektNr, ProjektName und ProjektZeit sind keine einfachen Attribute, weil es Mehrfacheinträge gibt. Die Mehrfacheinträge können hier auf mehrere Tupel aufgeteilt werden.
PersonenUndProjekte PNr PName AbtNr AbtName ProjektNr ProjektName ProjektZeit 101 Hans 1 Physik 11 A 60 101 Hans 1 Physik 12 B 40 102 Rolf 2 Chemie 13 C 100 103 Urs 2 Chemie 11 A 20 103 Urs 2 Chemie 12 B 50 103 Urs 2 Chemie 13 C 30 104 Paul 1 Physik 11 A 80 104 Paul 1 Physik 13 C 20
Diese Tabelle mit dem neuen Namen PersonenUndProjekte ist in der 1. Normalform. Die Attributskombination PNr und ProjektNr ist Primärschlüssel der Tabelle.
Man sieht nun sofort, dass die Tabelle Redundanzen enthält. Der Personenname ist mit der Personennummer gekoppelt und müsste nicht für jedes Projekt wiederholt werden. Wenn der Name geändert werden müsste, dann müsste dies an mehreren Stellen geschehen, um eine Änderungsanomalie zu verhindern. In der Tabelle werden offensichtlich verschiedene Sachver- halte (Personalien, Abteilungszugehörigkeit und Projektaspekte) abgebildet, die voneinander unabhängig sind. Diese verschiedenen Sachverhalte sollten auch mit verschiedenen Tabellen dargestellt werden.
1.3 Die 2. Normalform
Eine Tabelle befindet sich in der 2. Normalform (2. NF), wenn sie in der 1. Normalform ist und jedes Nichtschlüsselattribut voll funktional abhängig vom Primärschlüssel ist.
Alternativformulierung: Eine Tabelle in der 1. NF ist nicht in der 2. NF, wenn Attribute von einem Teil des Schlüssels eindeutig identifiziert werden. Hinweis: Wenn der Primärschlüssel nicht zusammengesetzt ist, sondern nur aus einem Attribut besteht, dann ist die Tabelle automatisch in der 2. NF. Rezept: Auslagern von Teilschlüsseln und zugehörigen Informationen in eigene Tabellen bzw. separate Entitätstypen mit eigenem Schlüssel finden.
Die oben dargestellte Tabelle befindet sich nicht in der 2. NF, weil z.B. das Attribut PName nicht voll funktional vom Primärschlüssel (Kombination aus PNr und ProjektNr) abhängig
projekte ProjektNr ProjektName 11 A 12 B 13 C
personenprojekte PNr ProjektNr ProjektZeit 101 11 60 101 12 40 102 13 100 103 11 20 103 12 50 103 13 30 104 11 80 104 13 20
1.5 Übungsbeispiel
Die Daten eines Fahrradladens sind in der unten angegebenen Tabelle gespeichert. Bringe die Tabelle nacheinander in die 1. bis 3. Normalform.
KNr Name Adresse RahmenNr Marke Vers VersOrt ReparaturDatum Diagnose 100 Meyer Ulm, Steinstr. 5 123, 432 Diamant, Winora Allianz, Signal Köln, Mainz 12.12.2011, 14.12.2011 Platten, Schleicher 101 Müller Ulm, Urstr. 3 690 Kettler Allianz Köln
